Qui. Semana. Allan Rodrigues Gabriel Pereira (Renan Micha)

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1 Semana 6 Allan Rodrigues Gabriel Pereira (Renan Micha) Este conteúdo pertence ao Descomplica. Está vedada a cópia ou a reprodução não autorizada previamente e por escrito. Todos os direitos reservados.

2 CRONOGRAMA 03/04 Relações numéricas: u.m.a, massa atômica, número de massa, etc 15:00 Relações numéricas: volume molar nas CNPT e fora das CNPT 19:15 04/04 Relações numéricas: exercícios específicos 13:30 10/04 Leis ponderais; Fórmulas (mínimas, centesimal, molecular) Estequiometria simples 15:00 19:15 11/04 Estequiometria simples: exercícios 13:30

3 17/04 Casos particulares de estequiometria: graus de pureza e rendimento Exercícios de grau de pureza e rendimento 15:00 19:15 18/04 Casos particulares de estequiometria: reagente limitante e em excesso 13:30 24/04 Todos os casos particulares de estequiometria Definições de misturas 15:00 19:15 25/04 Classificação das soluções quanto ao coeficiente e curvas de solubilidade 13:30

4 Grau de Pureza e Rendimento 17 abr Exercícios 01. Resumo 02. Exercícios para aula 03. Exercícios para casa 04. Questão contexto 05. Gabarito

5 EXERCÍCIOS PARA AULA! 1. O bicarbonato de sódio é convertido a carbonato de sódio após calcinação, de acordo com a reação não balanceada a seguir NaHCO3 Na2CO3 + CO2 + H2O A calcinação de uma amostra de bicarbonato de sódio de massa 0,49 g, que contém impurezas, produz um resíduo de massa 0,32 g. Se as impurezas da amostra não são voláteis à temperatura de calcinação, pede-se: a) os valores que tornam a equação balanceada; b) por meio de cálculos, o percentual de bicarbonato na amostra original. 2. O teor de cálcio em uma amostra de conchas de massa igual a 5,0 g foi determinado da seguinte maneira: trituração das conchas; aquecimento do material triturado com HCl; filtração; precipitação de íons Ca 2+ sob forma de oxalato de cálcio monoidratado, CaC2O4.H2O, utilizando-se oxalato de amônio, (NH4)2C2O4, como reagente; filtração e secagem do oxalato de cálcio monoidratado; calcinação em mufla, produzindo-se 2,0 g de CaO como único resíduo sólido. a) Para cada uma das filtrações, indique o que é retido no filtro e o que constitui o filtrado. b) Escreva a equação da reação química que ocorre quando oxalato de cálcio monoidratado é aquecido na mufla. c) Admitindo que todo o cálcio presente nas conchas esteja sob a forma de CaCO3 e que os outros componentes dessas conchas não interferem nos procedimentos da análise, calcule a porcentagem em massa de carbonato de cálcio na amostra de conchas analisada. Mostre os cálculos Uma moeda antiga de cobre estava recoberta com uma camada de óxido de cobre (II). Para restaurar seu brilho original, a moeda foi aquecida ao mesmo tempo em que se passou sobre ela gás hidrogênio. Nesse processo, formou-se vapor de água e ocorreu a redução completa do cátion metálico. As massas da moeda, antes e depois do processo descrito, eram, respectivamente, 0,795 g e 0,779 g. Assim sendo, a porcentagem em massa do óxido de cobre (II) presente na moeda, antes do processo de restauração, era Dados: Massas molares (g/mol), H = 1,00; O = 16,0; Cu = 63,5. a) 2% b) 4% c) 8% d) 10% e) 16%

6 4. ARAÚJO, R.V.V.; TINDADE, R.B.E.; SOARES, P.S.M. Reciclagem de chumbo de bateria automotiva: estudo de caso. Disponível em: iqsc.usp.br. Acesso em: 17 abr (adaptado). A composição média de uma bateria automotiva esgotada é de aproximadamente 32% Pb, 3% PbO, 17% PbO2 e 36% PbSO4. A média de massa da pasta residual de uma bateria usada é de 6kg, onde 19% é PbO2, 60% PbSO4 e 21% Pb. Entre todos os compostos de chumbo presentes na pasta, o que mais preocupa é o sulfato de chumbo (II), pois nos processos pirometalúrgicos, em que os compostos de chumbo (placas das baterias) são fundidos, há a conversão de sulfato em dióxido de enxofre, gás muito poluente. Para reduzir o problema das emissões de SO2(g), a indústria pode utilizar uma planta mista, ou seja, utilizar o processo hidrometalúrgico, para a dessulfuração antes da fusão do composto de chumbo. Nesse caso, a redução de sulfato presente no PbSO4 é feita via lixiviação com solução de carbonato de sódio (Na2CO3) 1 M a 45 C, em que se obtém o carbonato de chumbo (II) com rendimento de 91%. Após esse processo, o material segue para a fundição para obter o chumbo metálico. PbSO4 + Na2CO3 PbCO3 + Na2SO4 Dados: Massas Molares em g/mol: Pb = 207; S = 32; Na = 23; O = 16; C = 12 Segundo as condições do processo apresentado para a obtenção de carbonato de chumbo (II) por meio da lixiviação por carbonato de sódio e considerando uma massa de pasta residual de uma bateria de 6kg, qual quantidade aproximada, em quilogramas, de PbCO3 é obtida? a) 1,7 kg b) 1,9 kg c) 2,9 kg d) 3,3 kg e) 3,6 kg A geração de lixo é inerente à nossa existência, mas a destinação do lixo deve ser motivo de preocupação de todos. Uma forma de diminuir a grande produção de lixo é aplicar os três R (Reduzir, Reutilizar e Reciclar). Dentro desta premissa, o Brasil lidera a reciclagem do alumínio, permitindo economia de 95% no consumo de energia e redução na extração da bauxita, já que para cada kg de alumínio são necessários 5kg de bauxita. A porcentagem do óxido de alumínio (Al2O3) extraído da bauxita para produção de alumínio é aproximadamente igual a a) 20,0 %. b) 25,0 %. c) 37,8 %. d) 42,7 %. e) 52,9 %.

7 6. A hidrazina, N2H4, e o peróxido de hidrogênio, H2O2, têm sido usados como combustíveis de foguetes. Eles reagem de acordo com a equação: 7H2O2 + N2H4 2HNO3 + 8 H2O A reação de hidrazina com 75% de pureza com peróxido de hidrogênio suficiente produziu 3,78 kg de ácido nítrico, com rendimento de 80%. (Dados: massas atômicas: H = 1 u; O = 16 u; N = 14 u.) a) Determine a massa, em gramas, de hidrazina impura utilizada b) Determine a massa, em gramas, de água formada. EXERCÍCIOS PARA CASA! 1. O cálculo renal, ou pedra nos rins, é uma das doenças mais diagnosticadas por urologistas. A composição do cálculo pode ser determinada por análises químicas das pedras coletadas dos pacientes. Considere as análises de duas amostras de cálculo renal de diferentes pacientes. Amostra I Análise elementar por combustão. Resultado: presença de ácido úrico no cálculo renal. Amostra II Decomposição térmica: massa inicial da amostra: 8,00 mg massa do resíduo sólido final: 4,40 mg Resultado: presença de oxalato de cálcio, CaC2O4, no cálculo renal. 119 a) Escreva a equação balanceada da reação de combustão completa do ácido úrico, onde os produtos de reação são água, gás nitrogênio (N2) e gás carbônico (CO2). b) Determine o teor percentual, em massa, de oxalato de cálcio na amostra II do cálculo renal, sabendo-se que os gases liberados na análise são CO e CO2, provenientes exclusivamente da decomposição térmica do CaC2O4.

8 2. A dolomita, CaMg(CO3)2, é um minério utilizado como fonte de magnésio e para fabricação de materiais refratários. A figura apresenta a curva da decomposição térmica de uma mistura de carbonatos de cálcio e magnésio e é o resultado de medidas de variação da massa da amostra em função do aumento da temperatura. A decomposição desses carbonatos resulta na liberação de CO2 e na formação do respectivo óxido. Cada carbonato decompõe-se totalmente em diferentes temperaturas, sendo que o carbonato de cálcio apresenta maior estabilidade térmica. Dados: massas molares (g/mol): CO2 = 44, MgCO3 = 84 e CaCO3 = 100. Pode-se concluir que a mistura de carbonatos analisada contém a composição em massa de carbonato de cálcio igual a: a) 40%. b) 45%. c) 50%. d) 55%. e) 60% Uma aliança de 10 g contém uma quantidade desconhecida de prata. Para se determinar essa quantidade, a aliança foi tratada com solução aquosa de ácido nítrico, de modo a transformar toda a prata presente em íons Ag+(aq). Em seguida, foi adicionado excesso de cloreto (Cl-) para precipitar o Ag+(aq) na forma de cloreto de prata, AgCl(s), conforme equação a seguir: Ag+(aq) + Cl-(aq) AgCl(s) Sendo a massa de cloreto de prata igual a 2,87 g, após filtração e secagem, é correto afirmar que a opção que mais se aproxima da percentagem de prata na aliança é: a) 10 %. b) 22 %. c) 48 %. d) 75 %. e) 99 %.

9 4. O minério usado na fabricação de ferro em algumas siderúrgicas brasileiras contém cerca de 80% de óxido de ferro (III). Quantas toneladas de ferro podem ser obtidas pela redução de 20 toneladas desse minério? Fe2O3 + 3CO 2 Fe + 3CO2 (Dadas as massas atômicas: Fe = 56 u; O = 16 u) 5. Alguns metais sofrem risco de escassez na natureza, e por isso apresentam um alto valor agregado. A recuperação dos metais de resíduos industriais e de laboratórios torna-se importante porque associa dois fatores: o econômico e a redução do impacto ambiental, causado pelo descarte dos metais diretamente na natureza. A figura representa um fluxograma para recuperação dos metais Al, Mg e Cu, de 88,0kg de resíduo de uma liga metálica utilizada na aviação Na recuperação dos metais desse resíduo, considera-se que a dissolução alcalina é empregada para dissolver somente o alumínio, não reagindo com os outros dois metais, e a dissolução ácida, para dissolver o magnésio. Sabendo-se que o resíduo da liga contém somente Al, Mg e Cu e que não há perda de massa durante o processo, a porcentagem, em massa,de magnésio nessa liga é igual a: a) 9 %. b) 16 %. c) 25 %. d) 66 %. e) 75 %. 6. A pirolusita é um minério do qual se obtém o metal manganês (Mn), muito utilizado em diversos tipos de aços resistentes. O principal componente da pirolusita é o dióxido de manganês (MnO2). Para se obter o manganês metálico com elevada pureza, utiliza-se a aluminotermia, processo no qual o óxido reage com o alumínio metálico, segundo a equação: 3MnO2(s) + 4Al(s) 2Al2O3(s) + 3Mn(s)

10 Considerando que determinado lote de pirolusita apresenta teor de 80% de dióxido de manganês (MnO2), calculi a massa mínima de pirolusita necessária para se obter 1,10t de manganês metálico: QUESTÃO CONTEXTO! Você acabou de receber uma amostra de CaCO3 e precisa determinar o grau de pureza desta. Porém, o químico do laboratório apenas dispõe de uma mufa (uma espécie de forno vedado) e uma balança, além de todos os equipamentos de segurança para atuar em um ambiente laboratorial. Dados: decomposição do CaCO3: 840oC a) Como você trabalharia esse amostra para determianr a sua pureza? b) Sabendo que a massa de CaO obtida após decomposição foi de 53,8g, calcule a pureza da amostra recebida (massa da amostra: 120g 122

11 GABARITO 01. Exercícios para aula! 1. a) 2NaHCO3 Na2CO3 + CO2 + H2O 2. e b) Aproximadamente 94 % a)na primeira filtração, os resíduos sólidos da concha ficam retidos e o filtrado é o CaCl2(aq). Na segunda filtração, o CaC2O4 H2O(s) é retido e o filtrado é o NH4Cl(aq). CO2(g) + H2O(g) 3. d 4. c 5. c b) CaC2O4 H2O(s) CaO(s) + CO(g) + c) 71,37% de CaCO3 6. a) 1600g de hidrazina 03. Questão contexto a) Pesaria a amostra, aqueceria esta a uma T maior que 840 (T de decomposição do CaCO3), pesaria a massa de óxido resultante e calcularia a massa de CaCO3 presente na amostra conhecendo a reação de decomposição do CaCO3 CaCO3 CaO + CO2 b) 20% b) 4320g de água formada 02. Exercícios para casa! 1. a) C5H4N4O3 + 9/2O2 2H2O + 2N2 + 5CO2 2. e 3. b 4. 11,2 ton 5. b 6. 2,18t b) 80% = teor de oxalato de cálcio 123 2) c 3) d 4) c 5) d 7) a 8) c

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